后植筋拔出法在混凝土強度技術(shù)檢測中的應(yīng)用

劉波 劉磊

摘 要：通過使用后植筋拔出法得到不同強度等級混凝土的拉拔力，其中主要介紹了后植筋拔出法的操作方式;另外，還通過抗壓強度實驗獲取不同強度等級混凝土的強度。實驗完成之后即可獲得不同強度等級混凝土的拉拔力和抗壓強度，然后通過歸納法對這些數(shù)據(jù)進行分析，利用回歸方式得到混凝土強度和拉拔力之間的曲線，并且對曲線的精確度進行檢測，結(jié)果表明，在混凝土強度技術(shù)檢測中使用后植筋拔出法獲得的回歸方程具有可行性，在一定條件下能夠有效根據(jù)拉拔力計算出混凝土強度。

關(guān)鍵詞：后植筋拔出法;混凝土;強度;檢測

中圖分類號：TU37? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）10-0098-05

Application of Post-planting Bar Pull-out Method in Concrete Strength Technical Inspection

Liu Bo， Liu Lei

（Jiangsu Design Institute of Geology for Mineral Resources（Testing Center of China Coal Geology Bureau），

Xuzhou 221006， China ）

Abstract：The paper uses the post-planting bar pull-out method to obtain the pull-out force of different strength grades of concrete， which mainly introduces the operation method of the post-planting bar pull-out method; in addition， the strength of different strength grades of concrete is obtained through the compressive strength experiment . After the experiment is completed， the pull-out force and compressive strength of concrete of different strength grades can be obtained， and then these data are analyzed by induction method， and the curve between concrete strength and pull-out force is obtained by regression method， and the accuracy of the curve is obtained. The test results show that the regression equation obtained by the post-planting bar pull-out method in the concrete strength technical test is feasible， and the concrete strength can be effectively calculated based on the pull-out force under certain conditions.

Key words：post-planting bar pull-out method; concrete; strength; detection

當(dāng)前，中國混凝土強度檢測技術(shù)主要有兩種類型，分別為半破損檢測和非破損檢測，半破損檢測技術(shù)主要有鉆芯法、拔出法等，非破損檢測的技術(shù)主要有回彈法、超聲回彈法、超聲法等[1-3]。每一種混凝土強度檢測技術(shù)各有優(yōu)缺點，預(yù)埋拔出法和后裝拔出法對混凝土強度檢測具有一定作用，但是預(yù)埋拔出法不能對現(xiàn)場混凝土強度進行檢測，所以在使用上會受到比較大的限制，后裝拔出法碰到堅硬的粗骨料會加大切槽難度，會增加尺寸的偏差，從而影響到檢測精度[4-5]。所以使用拔出法對混凝土強度進行檢測存在比較多的問題，于是就會限制其廣泛應(yīng)用[6]。不管是哪一種拔出法，都希望最后是混凝土出現(xiàn)破壞，而拔出錨固件不會發(fā)生破壞。于是使用膠粘劑于混凝土和錨固件之間，當(dāng)膠粘劑的強度比較大時，能夠保證破壞的物體為混凝土而不是錨固件，這種檢測方式的本質(zhì)和后裝拔出法類似，但是能夠克服后裝拔出法的缺陷，這種方式稱之為后植筋拔出法[7-8]。有研究表明這種拔出力和混凝土抗壓強度之間存在回歸曲線，能夠給房屋建筑強度檢測提供依據(jù)，于是本文根據(jù)該應(yīng)用研究，再次對混凝土強度技術(shù)檢測中后植筋拔出法的應(yīng)用進行分析，提出后植筋拔出法的實驗操作方式，分析出混凝土強度和拔出力之間的曲線關(guān)系。后植筋拔出法的應(yīng)用，使得混凝土強度檢測過程變得更加簡便。

1 實驗過程

1.1 實驗材料和儀器

實驗需要的主要材料有水泥、水、砂、石子、環(huán)氧樹脂植筋膠、鋼筋等;實驗需要的主要儀器有HG-40多功能強度檢測儀、專用錨固件、游標(biāo)卡尺、抗壓試驗機、BOSCH型沖擊電鉆等。

1.2 試樣制作

實驗過程中需要制作4個不同強度等級的混凝土試樣，其強度及其配合比分別如表1所示?；炷涟宓拇笮?m×0.8m×0.8m，為了與實際情況相符，在混凝土板底部以長跨方向設(shè)置Φ6@200鋼筋，短跨方向設(shè)置Φ8@200鋼筋，為了提高抗壓強度測試的結(jié)果，每個不同強度等級的混凝土板對應(yīng)制作3個標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，然后取平均值作為最終的混凝土抗壓強度，一共需要制作12個試塊。

混凝土板和標(biāo)準(zhǔn)試塊制作時使用的同盤混凝土，前者使用木模，后者使用鋼膜板，按照一定要求制作完成之后，需要對混凝土進行養(yǎng)護一個月。由于其中混凝土板在制作時放于振動臺上進行振動非常不方便，于是使用人工插搗的方式，在膜內(nèi)裝上混凝土?xí)r分兩次裝入，每次裝入的厚度大體一致，當(dāng)插搗棒在混凝土中振動時混凝土中沒有空洞即可停止插搗。

1.3 后植筋拔出法的操作方式

圖1為拔出實驗測試點分布圖，其中是將一個混凝土板平均分為一個10塊，即一共包含10個測試區(qū)，然后又將每個測試區(qū)平均分為4塊，每一小塊的中心點即為測試點，即每一測區(qū)中包含4個測點，隨機選擇其中3個點作為拔出實驗點，另外一個點作為候補測點。選取3個點作為測點能夠取其平均值作為最終的拔出力，能夠提高拔出力的測量精確度。

然后再在選擇好的測點處使用BOSCH型沖擊電鉆進行鉆孔，鉆孔深度為3.3cm，孔的直徑為1.8cm。孔的深度和直徑誤差需要在0.2cm范圍內(nèi)，然后需要注意的是鉆頭要與試件盡量垂直，其垂直偏差度不應(yīng)該大于3%。鉆孔完成之后需要使用游標(biāo)卡尺進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)有些孔無法進行補救，即需要使用第4個候選測點作為替代。

再對孔壁內(nèi)的灰層進行清除干凈，如果灰層粉末等物質(zhì)殘留在孔壁上，就會嚴(yán)重影響到粘接效果，所以一定需要完全清理干凈。使用一般的毛刷進行清理，是很難完全清理干凈的，所以使用了空氣壓縮機進行清理，該機器能夠噴出高壓氣流，所以能夠很好的將灰層清理干凈。

然后再將環(huán)氧樹脂植筋膠在孔壁周圍涂上很薄的一層，將錨固件涂上一層植筋膠之后將其以旋轉(zhuǎn)的方式緩慢放到孔洞中，并且還需要將植筋膠填滿錨固件和孔洞之間的縫隙，由于該膠粘劑的流動性較差，所以需要對錨固件輕輕搖晃，然后使用細鋼絲在縫隙中引導(dǎo)膠體能夠順利灌滿整個縫隙。在安裝錨固件時需要保證其垂直度，然后30min之后，環(huán)氧樹脂植筋膠將會具有相應(yīng)的強度，此時即可將試件放到常溫環(huán)境下讓膠粘劑能夠緩慢進行凝固。

錨固件處理完成之后，需要等待兩天時間讓環(huán)氧樹脂植筋膠完成初凝，然后才能將試樣進行拔出實驗。拔出儀安放如圖2所示，使拔出儀的中心對準(zhǔn)錨固件，裝放好的拔出儀器如圖3所示，需要使用螺絲帽將錨固件固定在拔出儀上。然后即可進行拔出實驗，首先使用搖動手動油泵施加拔出力，需要注意的是拔出力的速度和加速度要非常緩慢，當(dāng)混凝土試件出現(xiàn)明顯破壞時，同時壓力表的讀數(shù)沒有變化，此時的壓力表上的讀數(shù)為極限拔出力值，需要將該數(shù)值記錄下來，然后還得繼續(xù)施加壓力直到拔出一塊混凝土塊體為止。

在實驗過程中如果發(fā)現(xiàn)混凝土試件破壞面有缺陷，比如出現(xiàn)疏松、蜂洞等現(xiàn)象，或者拔出的試件內(nèi)部出現(xiàn)泥土、煤塊等異物，或者試件出現(xiàn)特大骨料等情況時，該測試點獲得數(shù)值要將其去掉，然后使用第4個候補測點進行再次測試。每個測區(qū)會得到3個有效的拔出力，然后取其平均值作為最終的拔出力。

1.4 抗壓強度測試方式

為了分析后植筋拔出法在混凝土強度技術(shù)檢測中具有重要應(yīng)用效果，即能夠通過得出拔出力計算出混凝土抗壓強度。所以為了驗證后植筋拔出法的應(yīng)用效果，有必要使用抗壓試驗機對混凝土的抗壓強度進行測試，從而可以與后植筋拔出法得出的抗壓強度進行對比，看其應(yīng)用效果是否可行。于是使用抗壓試驗機對混凝土抗壓強度測試的步驟如下所示：

首先將養(yǎng)護好的混凝土表面和承壓板全部清理干凈，然后將立方體標(biāo)準(zhǔn)試件放到抗壓試驗機的墊板上，此時需要將試件和下壓板兩者的中心對齊，然后試驗機開始工作。試驗機的加載速度要比較緩慢，如果所測試的混凝土強度等級大于30，則將抗壓試驗機的加載速度設(shè)置為0.5MPa/s，如果強度等級小于或者等于30，則將加載速度設(shè)置為0.3MPa/s。最后在實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)試件接近破壞，并且其變形迅速增大，此時將不再增加油門，使其保持不變直到混凝土試件最終出現(xiàn)破壞，再將當(dāng)時的破壞荷載記錄下來。

2 實驗結(jié)果

2.1 混凝土拉拔力測試結(jié)果

經(jīng)過后植筋拔出法對混凝土的拔出力進行測試，其中會將明顯偏小的值舍去，然后將第4個候選點作為補測點，最后取3個拔出力的平均值作為不同強度混凝土測區(qū)的最終拔出力。于是得到如表2所示的不同混凝土強度的平均拉拔力。

2.2 混凝土抗壓強度測試結(jié)果

通過上述抗壓強度實驗?zāi)軌虻玫皆嚇拥钠茐暮奢d，計算混凝土試樣的抗壓強度fcu可以通過以下公式進行計算：

式中：F表示的是通過實驗獲得的試件破壞荷載，A表示的是試件承壓面的面積。

為了使得測試結(jié)果更為準(zhǔn)確，計算3個試件的抗壓強度值之后，取其平均值作為試樣最后的抗壓強度。將試件破壞荷載帶入到上述公式之后，得到不同強度等級混凝土的抗壓強度平均值如表3所示。

3 應(yīng)用后植筋拔出法建立檢測曲線

3.1 建立曲線

通過上述實驗過程，已經(jīng)得到了不同強度混凝土的拉拔力和抗壓強度。通過后植筋拔出法獲得實驗數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行處理，從而能夠建立混凝土抗壓強度的檢測函數(shù)。對這些數(shù)據(jù)進行處理，可以有兩種方式，分別為演繹法和歸納法，由于演繹法在使用過程中需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，但是當(dāng)前在混凝土強度理論基礎(chǔ)上比較缺乏，還屬于一個十分復(fù)雜的問題，所以使用演繹法對數(shù)據(jù)進行分析不適合。于是文章將采用歸納法對數(shù)據(jù)進行分析。歸納法就是需要以大量的實驗數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，然后使用回歸分析方式確定相關(guān)因素的關(guān)系。由于本實驗主要研究后直筋拔出法獲得的拔出力和混凝土強度之間的關(guān)系，但是在實驗過程中，由于選材、實驗過程等因素不同會造成實驗結(jié)果存在比較大的差異，所以文章采用歸納法獲得混凝土強度和拉拔力之間的關(guān)系只適用于本實驗中的各種條件。

通過表2和表3中的實驗數(shù)據(jù)，對其進行線性回歸分析，能夠得到如圖4所示的后植筋拔出法線性側(cè)強曲線。于是可以得出后植筋拔出法檢測混凝土強度? ?的公式如下：

式（2）中，F(xiàn)P表示的是后植筋極限拔出力。

3.2 檢測曲線

根據(jù)上述后植筋拔出法獲得的混凝土強度檢測曲線，然后再將實驗過程中獲得的拔出力帶入到公式中，即可求出不同強度混凝土不同測區(qū)中的推定強度值如表4所示。

然后通過表4獲得數(shù)據(jù)結(jié)果，可以根據(jù)相關(guān)公式計算出相對標(biāo)準(zhǔn)差、平均相對誤差、相對標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)如表5所示。其中相關(guān)系數(shù)越接近1，則可說明回歸效果越好。本實驗所獲得的相關(guān)系數(shù)為0.981，非常接近1，即可說明本實驗所獲得的曲線具有更好的回歸效果。相對標(biāo)準(zhǔn)差越小，即可說明回歸方程越精確。一般工程上要求不能大于0.12，本實驗所獲得相對標(biāo)準(zhǔn)差為0.051，相對來講已經(jīng)非常小，所以能夠說明本實驗獲得曲線具有比較好的精確性。變異系數(shù)越小，則可說明曲線的穩(wěn)定性越好，本實驗所獲得變異系數(shù)0.024已經(jīng)達到了非常小的值，于是能夠說明曲線的穩(wěn)定性不錯。綜合來看，本實驗通過后植筋拔出法應(yīng)用于混凝土強度技術(shù)檢測中，最后獲得曲線函數(shù)能夠很好通過拉拔力計算出混凝土的強度，該曲線具有一定的精確度，能夠在本實驗環(huán)境之下對混凝土強度進行檢測。

4 結(jié)語

綜上所述，在混凝土強度技術(shù)檢測中應(yīng)用后植筋拔出法能夠獲得混凝土的拉拔力，然后通過本文獲得的回歸曲線，在一定條件之下能夠得到混凝土的強度。另外，后植筋拔出法能夠克服后裝拔出法的缺陷，所以將其應(yīng)用到混凝土強度技術(shù)檢測中更加合適。雖然本文根據(jù)后植筋拔出法得到了混凝土強度的回歸曲線，但是該曲線的使用范圍比較小，僅僅只能適應(yīng)本實驗中所涉及的條件，所以該曲線還有待繼續(xù)探討。

參考文獻

[1]吳林.回彈法與鉆芯法檢測高強度混凝土強度的對比研究[J].廣東建材，2018，034（05）：32-34.

[2]張世林.混凝土結(jié)構(gòu)檢測及加固技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2009.

[3]邊智慧，商冬凡，付素娟，等.后裝拔出法檢測高強混凝土強度試驗研究[J].建筑科學(xué)，2011（7）：38-41.

[4]于天來，耿立偉，張宏祥，等.粗骨料粒徑對后裝拔出法測試混凝土強度精度的影響[J].中外公路，2010（1）：238-241.

[5]何亞雄.用預(yù)埋拔出法檢測隧道噴混凝土的強度[J].鐵道建筑，1992（11）：9-12.

[6]胡曉波，張彥春，孫曉保.應(yīng)用后裝拔出法檢測混凝土強度及對有關(guān)問題的思考[J].工業(yè)建筑，2000，30（08）：38-40.

[7]王千輝.鋼筋網(wǎng)對后植筋拔出法檢測混凝土板強度影響的技術(shù)研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2014.

[8]呂毅剛，彭暉，唐騰，等.基于膠粘拔出法的橋梁結(jié)構(gòu)混凝土強度測試[J].科技導(dǎo)報，2011， 29（022）：64-67.